Поглощение света. Закон Бугера.

Поглощением (абсорбцией) света называется явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе вследствие преобразования энергии волны в другие виды энергии.

В классической теории дисперсии поглощение (затухание) излучения учитывается формально с помощью тормозящей силы:

При прохождении световой волны через вещество часть энергии волны затрачивается на возбуждение колебаний электронов. Часть ее переизлучается в виде вторичных волн, частично же она переходит в энергию движения атомов, т. е. во внутреннюю энергию вещества

Опыт показывает, что интенсивность света при прохождении через вещество убывает по экспоненциальному закону:

Здесь I₀ — интенсивность света на входе в поглощающий слой (на границе или в каком-то месте внутри вещества), l — толщина слоя, к — постоянная, зависящая от свойств поглощающего вещества и называемая коэффициентом поглощения.

Коэффициент поглощения зависит от длины волны света и для разных веществ различен.

Чем меньшей энергией обладает свет, тем быстрее он поглощается.

Экспериментальное определение скорости света. Опыт Физо. Опыт Майкельсона-Морли. Эффект Доплера.

Определение скорости света:

1) Галилей 1607 год: скорость света стремится к бесконечности.

2) Рёмер 1676 год. Он засекал время, которое самый большой из спутников Юпитера – Ио находился в тени этой планеты. Рёмер провёл измерение в момент, когда наша планета была ближе всего к Юпитер и в момент, который наступил приблизительно через поглгода. В первом случае промежуток между вспышками составил 48 часов 22 минуты. Во втором случае сптник опоздал на 22 минуты. Из этого был сделан вывод, что свету необходимо 22 минуты, чтобы пройти расстояние от места предыдущего наблюдения до места настоящего наблюдения.

3) Опыт Физо. Свет от источника падал на первое зеркало. После отражения сфокусированный узкий пучок направлялся на периферию вращающегося зубчатого колеса. Пройдя между зубцами, свет достигал второго зеркала. Отразившись от зеркала, свет, прежде чем попасть в глаз наблюдателя, должен был снова пройти между зубцами. Если, возвращаясь свет наталкивался на зубец, то он не проходил. Виден свет будет только тогда, когда за время прохождения светом пути 2l колесо повернётся на целое число зубьев.

Гипотеза о светоносном эфире: скорость света относительно эфира постоянна, но она переменна относительно тел, движущихся в эфире.

Опыт Майкельсона-Морли. Световая волна разделяется на две части. Затем эти две волны проходят разное расстояние с разным временем прохождения. Это приводит к сдвигу фаз и обе волны интерферируют друг с другом.

Световой луч от источника S падает на полупрозрачное зеркало. Такое зеркало наполови­ну отражает луч, идущий в направлении к зеркалу З1, и наполовину пропускает (преломляет) луч, идущий в направлении зер­кала З2. Оба луча после отражения возвращаются кполупрозрачному зеркалу. Луч, который приходит от зеркала З1, проходит через зеркало (преломляется), луч от зеркала З2 отра­жается от него. Эти две волны проходят разное расстояние с разным временем прохождения. Это приводит к сдвигу фаз и обе волны интерферируют друг с другом.

Если бы скорость света относительно Земли была различной в разных направлениях, то при повороте установки скорость света, идущего между пластинкой и зеркалами, должна была бы измениться. А это должно сразу же повлиять на интерференционную картину. Итак, успех опыта, казалось, был предрешен, но случилось нечто непонятное. Поворачивая аппаратуру во всевоз­можных направлениях, экспериментаторы не смогли за­метить какого-либо смещения интерференционных линий. Это могло иметь только одно объяснение: скорость света относительно Земли во всех направлениях одинакова.

Опыт Майкельсона-Морли был принципиально направлен на то, чтобы подтвердить (или опровергнуть) существование мирового эфира посредством выявления «эфирного ветра» (или факта его отсутствия). Действительно, двигаясь по орбите вокруг Солнца, Земля совершает движение относительно гипотетического эфира полгода в одном направлении, а следующие полгода в другом. Следовательно, полгода «эфирный ветер» должен обдувать землю и, как следствие, смещать показание интерферометра в одну сторону, полгода – в другую.

Итак, наблюдая в течение года за своей установкой, Майкельсон и Морли не обнаружили никаких сдвигов в интерференционной картине. Таким образом, эфирного ветра, а, стало быть, и эфира не существует. Также при любых поворотах интерферометра интерференционная картина также не меняется.

Эффект Доплера

При движении источника излучения от приёмника изменяется длина волны:

- при приближении – длина волны уменьшается (частота увеличивается)

- при удалении 9 длина волны увеличивается (частота уменьшается)

Эффект Доплера лежит в основе уширения спектральных линий.